Comprensión de las bandas laterales en el análisis de vibraciones

Definición: ¿Qué son las bandas laterales?

Bandas laterales son pequeños picos de frecuencia que aparecen en un espectro FFT a intervalos iguales a cada lado de una frecuencia central más grande, conocida como frecuencia portadoraLa presencia de bandas laterales es un signo definitivo de modulación—una condición en la que una frecuencia se "imprime" sobre otra. La separación de las bandas laterales es igual a la frecuencia de la señal moduladora. Las bandas laterales son una de las herramientas de diagnóstico más potentes y definitivas en el análisis de vibraciones, especialmente para la detección de fallos en cajas de engranajes y rodamientos.

¿Cómo se generan las bandas laterales?

Las bandas laterales se crean cuando una señal de vibración primaria (la portadora) ve modificada su amplitud con el tiempo por una segunda señal, más lenta (el modulador). Un ejemplo clásico es un diente de engranaje defectuoso:

• En Frecuencia de malla de engranajes (GMF) es la frecuencia portadora. Se trata de una frecuencia alta generada por el engrane normal de los dientes del engranaje.
• Un solo diente agrietado en ese engranaje generará un impacto por revolución. Este impacto modula o modifica la amplitud de la señal GMF cada vez que el diente defectuoso engrana.
• En velocidad de rotación del engranaje es la frecuencia moduladora.

El resultado en el espectro FFT es un pico grande en la GMF (la portadora) con picos de banda lateral más pequeños a ambos lados, espaciados según la velocidad de rotación del engranaje. Este patrón prueba definitivamente la existencia de una falla y su localización en ese engranaje específico.

La fórmula es: Frecuencia de banda lateral = Frecuencia portadora ± (n × Frecuencia de modulación), donde n=1, 2, 3…

Aplicaciones clave en el diagnóstico de máquinas

1. Diagnóstico de la caja de cambios

Esta es la aplicación principal del análisis de banda lateral.

• Bandas laterales alrededor de GMF: Si aparecen bandas laterales espaciadas a la velocidad de funcionamiento de un engranaje alrededor de su GMF, esto indica una falla en ese engranaje (por ejemplo, un diente agrietado, un diente desgastado o excentricidad).
• Bandas laterales alrededor de los armónicos de GMF: Las fallas graves a menudo también generarán bandas laterales alrededor del GMF 2x y 3x.
• Frecuencia de dientes de caza: En conjuntos de engranajes complejos, bandas laterales no enteras específicas pueden señalar fallas que solo ocurren cuando dos dientes específicos en engranajes diferentes entran en contacto.

2. Diagnóstico de rodamientos de elementos rodantes

Las bandas laterales también son fundamentales para confirmar fallas en los rodamientos, especialmente defectos en la pista interna.

• Un defecto en el carrera interior está girando y, a medida que entra y sale de la zona de carga del rodamiento, la amplitud de los impactos que genera cambiará.
• Esto provoca una modulación de amplitud de la frecuencia de falla de la pista interna (BPFI).
• El espectro resultante muestra un pico en BPFI con bandas laterales espaciadas a 1x la velocidad de rotación del ejeVer este patrón es un indicador de alta confianza de un defecto en la pista interna.

3. Diagnóstico de motores eléctricos

Los problemas con las barras del rotor en un motor de inducción de CA pueden provocar la aparición de bandas laterales alrededor del pico de velocidad de funcionamiento 1x. Estas bandas laterales están espaciadas en el frecuencia de paso de polos, que es la frecuencia de deslizamiento del motor multiplicada por el número de polos del motor.

Consideraciones de análisis

Para utilizar eficazmente el análisis de banda lateral, es esencial contar con datos de alta calidad:

• Resolución alta: Se requiere una FFT de alta resolución (p. ej., 3200 o 6400 líneas) para visualizar con claridad los picos de las bandas laterales y medir con precisión su espaciamiento. Con baja resolución, las bandas laterales se difuminan junto con el pico de la portadora.

– Tendencias: El número y la amplitud de las bandas laterales son un buen indicador de la gravedad de la falla. A medida que la falla se agrava, aparecen más bandas laterales y su amplitud aumenta.

• FFT de zoom: Esta función en un analizador de datos permite al analista “acercar” un rango de frecuencia específico con una resolución muy alta para confirmar la presencia y el espaciado de las bandas laterales.

Cuando un analista encuentra un patrón de banda lateral claro, aumenta la confianza del diagnóstico de falla de “posible” a “altamente probable”.

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